開關電源原理與設計(連載十七)正激式開關電源變壓器初、次級線圈...

1-6-3-2-2.變壓器初、次級線圈匝數比的計算

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正激式開關電源輸出電壓一般是脈動直流的平均值，而脈動直流的平均值與控制開關的佔空比有關，因此，在計算正激式開關電源變壓器初、次級線圈的匝數比之前，首先要確定控制開關的佔空比D，把佔空比D確定之後，根據(1-77)式就可以計算出正激式開關電源變壓器的初、次級線圈的匝數比：

Uo = Ua =nUi× Ton/T = Upa×D —— 整個周期 (1-77)

由(1-77)可以求得：

n=Uo/Ui*T —— 變壓器匝數比 (1-97)

上式中，n為正激式開關電源變壓器次級線圈與初級線圈的匝數比，即：n = N2/N1 ;Uo為輸出直流電壓，Ui為變壓器初級輸入電壓，D為控制開關的佔空比。

在正常輸出負載的情況下，正激式開關電源控制開關的佔空比D最好取值為0.5左右。這樣，當負載比較輕的時候，佔空比D會小於0.5，雖然儲能濾波電感會出現斷流，儲能濾波電容充電時間縮短，放電時間增加，但由於輸出電流比較小，儲能濾波電容充、放電的電流也很小，所以在電容兩端產生的電壓紋波不會增大，反而減小;當輸出負載比較重的時候，控制開關的佔空比D會大於0.5，此時流過儲能濾波電感的電流為連續電流，輸出電流增大，儲能濾波電容充電的時間增加，放電的時間縮短，因此，電容兩端產生的電壓紋波也不會增大很多。

因此，如果正激式開關電源電路中的儲能濾波電感和儲能濾波電容充電以及控制開關佔空比，三者取得合適，輸出電壓紋波會很小。正激式開關電源變壓器次級反電動勢能量吸收反饋線圈N3繞組與初線圈N1繞組的匝數比n一般為1 ：1 ，即：N3/N1 = 1。如果n大於1，反饋線圈N3繞組與整流二極體D3的限幅保護作用就會增強，但流過反饋線圈N3繞組和整流二極體D3的電流也會增大，從而會增加損耗;如果n小於1，反饋線圈N3繞組與整流二極體D3的限幅保護作用就會減弱，尖峰脈衝很容易把電源開關管擊穿。

正激式開關電源變壓器次級反電動勢能量吸收反饋線圈N3繞組匝數的計算與限幅穩壓二極體的計算方法是很相似的，不過線圈匝數與穩壓二極體的擊穿電壓正好相反，擊穿電壓取得越高限幅保護的作用反而越弱。

這裡順便提一下，變壓器線圈漆包線的電流密度一般取每平方毫米為2~3安培比較合適。當開關電源的工作頻率取得很高時，電流密度最好取得小一些，或者用多股線代替單股線，以免電流在導體中產生趨膚效應，增大損耗使導線發熱。另外，目前繞制變壓器使用的漆包線大部分都不是純銅線，因此電阻率相對比較大，把這些因素一起考慮，電流密度更不能取高。